一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁粉体的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁粉体的系统，其通过均质、去除重金属离子、投加硫酸钠制备石膏副产品、投加碳酸钠制备石灰石副产品、投加氢氧化钠制备氢氧化镁，然后将氢氧化镁经过煅烧后制备氧化镁产品，最后经过纳滤和反渗透装置进行水处理得到符合生产要求的回流用水；本发明专利技术在软化脱硫废水的过程中将钙镁离子分离制备副产品，实现了资源的综合利用，符合节能减排的理念。

【技术实现步骤摘要】
一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁粉体的系统
本专利技术属于脱硫废水处理
，具体提供了一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁粉体的系统。
技术介绍
湿式石灰石石膏法烟气脱硫是我国普遍应用的燃煤烟气脱硫技术，该技术占我国燃煤电站装机容量的90％以上。湿法烟气脱硫系统在实际运行中会产生一定量的脱硫废水，脱硫废水的pH值一般在4～6之间，脱硫废水中含有大量的石膏、飞灰和硫酸盐悬浮颗粒，其中氯离子浓度可高达20000mg/L，脱硫废水中的阳离子主要为钙、镁离子和少量重金属离子。直接排放会给环境带来二次污染。目前国内外广泛采用化学沉淀—混凝澄清工艺对脱硫废水进行处置，虽然该工艺可以有效降低水中的悬浮物及重金属含量，但是处理后的废水仍含有大量的钙、镁离子，其中镁离子的浓度甚至高达上万mg/L，具有强腐蚀性及易结垢等特点，废水无法达到回用标准。脱硫废水的终端处理技术主要是浓缩减量之后进行蒸发处理，脱硫废水中的溶解性固体被截留在浓缩残液中，最终以晶体形式析出。根据加热形式的不同可以分为多级闪蒸、多效蒸发和机械蒸汽再压缩技术及烟道气蒸发技术等。烟道气蒸发技术是将脱硫废水雾化后喷入燃煤电站锅炉的空气预热器和电除尘器间的烟道，或从空气预热器前引入一部分热烟气和脱硫废水一起进入旁路蒸发装置中，利用烟气热量使废水完全蒸发，废水中污染物转化为结晶物或盐类等固体，随烟气中的飞灰一起被电除尘器收集下来，从而实现废水的零排放。烟道蒸发技术的投资和运行成本较低，占地面积极小，然而，该技术是直接往烟道中喷入高含盐量的酸性废水，容易造成下游烟道的腐蚀或积灰，并造成粉煤灰质量下降，影响粉煤灰的综合利用。蒸发结晶法可以回收水资源和结晶盐，但其投资和运行成本极高并且占地规模较大。同时，如果回收的结晶盐是硫酸钠和氯化钠组成的混盐，价值较低。此外，为了确保蒸发结晶器正常运行和保证结晶盐品质，一般需要对废水进行严格地预处理。总之，脱硫废水处理技术还需开发投资运行成本较低及高附加值资源化利用的技术。纳米级氧化镁具有明显的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应，经改性处理，无团聚现象，在光学、催化、磁性、力学、化工等方面具有许多特异功能及重要应用价值，前景非常广阔。脱硫废水中含有大量的镁离子，可以用作制备氧化镁的原材料。但是现有的脱硫废水处理技术中，一般都是把重点放在脱硫废水的软化上，分离得到的副产品多是以混和泥料的形式存在，然后进行统一处理，不能得到纯度很高的氧化镁产品。石膏是一种应用及其广泛的化学物质，即可用作工业材料和建筑材料，也可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等；石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性，使之具优良的隔音、隔热和防火性能。而传统的脱硫废水处理技术中往往把重点放在废水软化上，得到的副产品往往是以混合泥料的形式进行集中处理，并不能得到纯度很高的石膏产品。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种以脱硫废水为原料制备氧化镁的系统，提出一种以脱硫废水为原料分步软化制备纳米级氧化镁粉体的方法，其在软化脱硫废水的过程中进行副产品回收，尤其是盐氧化镁的制备，实现了资源的综合化利用。本专利技术为达到上述技术目的，所采用的技术方案如下：本专利技术包括：反应池1(5)，其用于分离一部分钙离子，所述反应池1(5)的入水口与沉淀反应池的上部相连，所述反应池1(5)的出水口通过抽水泵(6)与管式膜1(7)相连。若二级上清液钙离子浓度高于1000mg/L时，投加氢氧化钠溶液，将pH控制在7.0，然后投加硫酸钠固体，投加量为：3(x-1000)mg/L；然后投加硫酸钙，投加量为硫酸钠固体的1％；所述x为钙离子浓度，单位mg/L；若二级上清液中钙离子浓度低于1000mg/L时，用氢氧化钠溶液将pH控制在7.0后，通过管式膜1(7)进行固液分离，得到泥水混合物和三级上清液。反应池2(9)，其用于分离剩余所有钙离子，所述反应池2(9)的入水口与管式膜1(7)相连，所述反应池2(9)的出水口通过抽水泵与过滤池(11)相连。投加碳酸钠溶液，生成碳酸钙沉淀，反应完全后用过滤池(11)进行固液分离，得到四级上清液和碳酸钙固体产品。反应池3(12)，其用于分离镁离子，所述反应池3(12)的入水口与过滤池(11)的下部相连，所述反应池3(12)的出水口通过抽水泵(13)与管式膜2(14)相连。投加氢氧化钠溶液，生成氢氧化镁沉淀，从而从体系中分离出来。作为本专利技术的进一步改进，所述预处理单元包括均质池(2)、沉淀反应池(3)和板框压滤机1(4)；所述均质池(2)的入水口通过脱硫废水管道连通脱硫塔(1)，所述均质池(2)出水口与所述沉淀反应池(3)相连。沉淀反应池(3)的下部与板框压滤机1(4)相连，出水口与反应池1(5)相连。由于从脱硫塔直接出来的脱硫废水中存在很多难溶性物质，以及水质和水量都存在一定的波动性，因此需要利用均质池进行均质，并使脱硫废水中的难溶物沉淀得到初步沉淀，一级上清液导入下一级反应装置中，以除去这些物质对后续反应的影响。沉淀反应池中投加重捕剂后生成沉淀，充分陈化后进行固液分离，得到二级上清液。沉淀反应池是用于去除重金属离子。作为本专利技术的进一步改进，所述钙离子去除单元包括反应池1(5)、抽水泵(6，10)、管式膜1(7)和板框压滤机2(8)、反应池2(9)和过滤池(11)。反应池1(5)的入水口与沉淀反应池(3)的上部相连，反应池1(5)的出水口通过抽水泵(6)与管式膜1(7)相连。管式膜1(7)的排泥口与板框压滤机2(8)相连，反应池2(9)的入水口与管式膜1(7)相连，反应池2(9)的出水口通过抽水泵(10)与过滤池(11)相连。首先在反应池1(5)中选用价格较低的硫酸钠去除部分钙离子，然后通过管式膜1(7)进行固液分离，得到泥水混合物和三级上清液。在反应池2(9)中投加碳酸钠溶液，生成碳酸钙沉淀，反应完全后用过滤池(11)进行固液分离，得到四级上清液和碳酸钙固体产品。作为本专利技术的进一步改进，所述镁离子去除单元包括反应池3(12)、管式膜2(14)、板框压滤机3(15)；盘式干燥机(16)、回转煅烧炉(17)和纳米研磨机(18)。所述反应池3(12)的入水口与过滤池(11)的下部相连，在反应池3(12)中加入氢氧化钠溶液和分散剂生成氢氧化镁沉淀，所述反应池3(12)的出水口通过抽水泵(13)与管式膜2(14)相连。管式膜2(14)的排泥口与板框压滤机3(15)相连，然后进入盘式干燥机(16)，回转煅烧炉(17)和纳米研磨机(18)进行压滤、干燥、煅烧和研磨，得到纳米氧化镁。作为本专利技术的进一步改进，所述除盐单元包括纳滤装置(20)，抽水泵(21)，反渗透装置(22)和高盐废水蒸发器(23)。所述纳滤装置(20)进水侧与管式膜浓缩槽2(14)相连，纳滤装置(20)出水侧与反渗透装置(22)进水侧通过抽水泵(21)相连，纳滤装置(20)和反渗透装置(22)所得浓水进入高盐废水蒸发器(23)。将五级上清液经过纳滤装置和反渗透装置后，产水侧得到水质达标的淡水，可作为生产用水进行回流使用，浓水侧进行蒸发结晶得到固体混盐进行综合利用。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术通过分步处理的方法进行脱硫废水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁粉体的系统，其特征在于，包括：反应池1(5)，其用于分离一部分钙离子，所述反应池1(5)的入水口与沉淀反应池的上部相连，所述反应池1(5)的出水口通过抽水泵(6)与管式膜1(7)相连；反应池2(9)，其用于分离剩余所有钙离子，所述反应池2(9)的入水口与管式膜1(7)相连，所述反应池2(9)的出水口通过抽水泵与过滤池(11)相连。反应池3(12)，其用于分离镁离子，所述反应池3(12)的入水口与过滤池(11)的下部相连，所述反应池3(12)的出水口通过抽水泵(13)与管式膜2(14)相连。

【技术特征摘要】
1.一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁粉体的系统，其特征在于，包括：反应池1(5)，其用于分离一部分钙离子，所述反应池1(5)的入水口与沉淀反应池的上部相连，所述反应池1(5)的出水口通过抽水泵(6)与管式膜1(7)相连；反应池2(9)，其用于分离剩余所有钙离子，所述反应池2(9)的入水口与管式膜1(7)相连，所述反应池2(9)的出水口通过抽水泵与过滤池(11)相连。反应池3(12)，其用于分离镁离子，所述反应池3(12)的入水口与过滤池(11)的下部相连，所述反应池3(12)的出水口通过抽水泵(13)与管式膜2(14)相连。2.根据权利要求1所述的一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁的系统，其特征在于，所述预处理单元包括均质池(2)、沉淀反应池(3)和板框压滤机1(4)；所述均质池(2)的入水口通过脱硫废水管道连通脱硫塔(1)，所述均质池(2)出水口与所述沉淀反应池(3)相连。沉淀反应池(3)的下部与板框压滤机1(4)相连，出水口与反应池1(5)相连。3.根据权利要求1所述的一种以脱硫废水为原料制备纳米氧化镁的系统，其特征在于，所述钙离子去除单元包括反应池1(5)、抽水泵(6，10)、管式膜1(7)和板框压滤机2(8)、反应池2(9)和过滤池(11)。反应池1(5)的入水口与沉淀反应池(3)的上部相连，反应池1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈传敏，刘松涛，冯洪达，刘涵露，谷兴家，冯荣荣，王宇，孙明坤，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13